JP2018024071A - Machining jig and machining method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、板状のワークを機械加工する際に用いられる機械加工用治具、およびその機械加工用治具を用いた機械加工方法に関する。 The present invention relates to a machining jig used when machining a plate-shaped workpiece, and a machining method using the machining jig.
板状のワークを機械加工する際には、工具とワークとの間にびびり振動が発生することがある。このようなびびり振動は、仕上げ面の悪化や工具の破損を招来する。このため、ワークの振動を抑制可能な種々の治具が提案されている。 When machining a plate-like workpiece, chatter vibration may occur between the tool and the workpiece. Such chatter vibration leads to deterioration of the finished surface and damage to the tool. For this reason, various jigs that can suppress the vibration of the workpiece have been proposed.
例えば、特許文献1には、板状のワークの端部をクランプする機械加工用治具であって、ダンパ構造によりワークの振動を抑制するように構成された機械加工用治具が開示されている。
For example,
しかしながら、板状のワークの端部をクランプする機械加工用治具では、例えばワークの中央部を機械加工する際には、ワークの中央部の振動を抑制することができない。 However, with a machining jig that clamps the end portion of a plate-shaped workpiece, for example, when machining the center portion of the workpiece, vibration in the center portion of the workpiece cannot be suppressed.
そこで、本発明は、板状のワークの振動を任意の位置で抑制することができる機械加工用治具を提供すること、およびこの機械加工用治具を用いた機械加工方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a machining jig capable of suppressing vibration of a plate-like workpiece at an arbitrary position, and provides a machining method using the machining jig. Objective.
前記課題を解決するために、本発明の機械加工用治具は、板状のワークを機械加工する際に用いられる機械加工用治具であって、前記ワークの厚さ方向と直交する特定方向に互いに離間する少なくとも2点で前記ワークに点接触または線接触するか、前記特定方向に延びる領域で前記ワークに面接触する支持部と、ベースと、前記ベース上で、前記支持部を、前記ワークの厚さ方向および前記特定方向と直交する揺動軸回りに揺動可能に支持する揺動機構と、前記支持部に、揺動に対する抵抗力を付与する減衰機構と、を備える、ことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the machining jig of the present invention is a machining jig used when machining a plate-shaped workpiece, and is a specific direction orthogonal to the thickness direction of the workpiece. A support part that makes point contact or line contact with the work at at least two points that are spaced apart from each other, or a surface part that makes surface contact with the work in a region extending in the specific direction, and a support part on the base, the support part, A swinging mechanism that supports swinging about a swinging axis perpendicular to the thickness direction of the workpiece and the specific direction, and a damping mechanism that applies a resistance force to the swinging to the support part. Features.
上記の構成によれば、支持部の揺動に対する抵抗力によってワークの振動を抑制することができる。しかも、支持部は、ワークの任意の位置に接触させることができる。さらに、支持部は特定方向に沿って揺動するので、その特定方向がワークの振動の波長方向と一致するように支持部をワークに接触させれば、支持部を節とする新たな振動の発生を防止できる。従って、支持部をそれほど強い力でワークに押し付けなくても、ワークの振動を効果的に抑制することができる。 According to said structure, the vibration of a workpiece | work can be suppressed with the resistance force with respect to the rocking | fluctuation of a support part. Moreover, the support portion can be brought into contact with an arbitrary position of the workpiece. Furthermore, since the support portion swings along a specific direction, if the support portion is brought into contact with the work so that the specific direction matches the wavelength direction of the vibration of the work, a new vibration with the support portion as a node is generated. Occurrence can be prevented. Therefore, the vibration of the workpiece can be effectively suppressed without pressing the support portion against the workpiece with a very strong force.
前記支持部は、支持部本体と、前記支持部本体に取り付けられた、前記ワーク上を前記特定方向に転動する少なくとも2つのローラを含んでもよい。この構成によれば、ワークが全体として筒状をなす場合に、ワークをスムーズに回転させながら機械加工を行うことができる。 The support part may include a support part main body and at least two rollers that are attached to the support part main body and roll on the workpiece in the specific direction. According to this configuration, when the workpiece has a cylindrical shape as a whole, machining can be performed while smoothly rotating the workpiece.
前記支持部には、少なくとも1つのおもりが取り付けられていてもよい。この構成によれば、おもりの重量によって、治具の固有振動数を任意に調整することができる。 At least one weight may be attached to the support portion. According to this configuration, the natural frequency of the jig can be arbitrarily adjusted by the weight of the weight.
前記減衰機構は、前記ワークの厚さ方向に互いに吸引もしくは反発する一対の磁性体または前記ワークの厚さ方向に延びるスプリングを含み、前記一対の磁性体間の距離または前記スプリングの長さを調整できるように構成されていてもよい。この構成によれば、減衰効果が高くなるように減衰機構を調整することができる。 The damping mechanism includes a pair of magnetic bodies that attract or repel each other in the thickness direction of the work or a spring that extends in the thickness direction of the work, and adjusts the distance between the pair of magnetic bodies or the length of the spring It may be configured to be able to. According to this configuration, the damping mechanism can be adjusted so that the damping effect is enhanced.
また、本発明の機械加工方法は、上記の機械加工用治具を用いた機械加工方法であって、前記特定方向が前記ワークの振動の波長方向と一致するように前記機械加工用治具の前記支持部を前記ワークに接触させて、前記機械加工用治具で前記ワークを支持する工程と、前記機械加工用治具に支持された前記ワークを機械加工する工程と、を含む、ことを特徴とする。 Further, the machining method of the present invention is a machining method using the machining jig described above, wherein the machining jig is configured so that the specific direction coincides with a wavelength direction of vibration of the workpiece. Including the step of bringing the support portion into contact with the workpiece and supporting the workpiece with the machining jig, and machining the workpiece supported by the machining jig. Features.
上記の構成によれば、支持部を節とする新たな振動の発生を防止できる。従って、支持部をそれほど強い力でワークに押し付けなくても、ワークの振動を効果的に抑制することができる。 According to said structure, generation | occurrence | production of the new vibration which makes a support part a node can be prevented. Therefore, the vibration of the workpiece can be effectively suppressed without pressing the support portion against the workpiece with a very strong force.
例えば、前記ワークは、全体として筒状をなしており、前記ワークの周囲に配置された少なくとも2つの前記機械加工用治具を用いて前記ワークを支持してもよい。 For example, the workpiece may have a cylindrical shape as a whole, and the workpiece may be supported using at least two machining jigs arranged around the workpiece.
本発明によれば、板状のワークの振動を任意の位置で抑制することができる。 According to the present invention, vibration of a plate-like workpiece can be suppressed at an arbitrary position.
(第1実施形態)
図1(a)および(b)に、本発明の第1実施形態に係る機械加工用治具1Aを示す。機械加工用治具1Aは、板状のワーク10を機械加工する際に用いられる。
(First embodiment)
1A and 1B show a
本実施形態では、ワーク10がフラットである。ただし、ワーク10の形状および材質は、特に限定されるものではない。また、機械加工の種類も特に限定されるものではない。例えば、機械加工に用いられる工具は、自身が回転するドリルやエンドミルなどであってもよいし、旋盤などにより回転されるワークに押し当てられるバイトなどであってもよい。
In the present embodiment, the
機械加工用治具1Aは、ワーク10に接触する支持部3と、図略の固定部に固定されたベース2を含む。本実施形態では、支持部3が、ワーク10の厚さ方向と直交する特定方向Dに延びる領域でワーク10に面接触する。
The
具体的に、支持部3は、特定方向Dに平行な板状であって、ワーク10に向かって広がる台形状の形状を有している。つまり、支持部3は、ワーク10に接触する底面と、底面と反対側を向く頂き面と、傾斜する一対の側面を有している。ただし、支持部3の形状はこれに限定されるものではない。
Specifically, the
ベース2は、特定方向Dに平行な板状であって、ワーク10の厚さ方向に延びる棒状の形状を有している。支持部3は、揺動機構4により、ベース2上で揺動軸40回りに揺動可能に支持されている。揺動軸40は、ワーク10の厚さ方向および特定方向Dと直交している。
The
支持部3の略中央には、特定方向Dと直交する方向で当該支持部3を貫通する貫通穴31が設けられている。揺動機構4は、ベース2に固定された円柱状のピン41を含み、ピン41が貫通穴31に嵌合している。そして、支持部3は、ピン41と摺動しながらピン41の周方向に揺動する。つまり、上述した揺動軸40は、ピン41の中心軸である。
A through
さらに、機械加工用治具1Aは、支持部3に、揺動に対する抵抗力を付与する減衰機構5を含む。本実施形態では、抵抗力が、磁性力(後述する一対の磁性体51同士の吸引力)と摩擦力の組合せである。
Further, the
具体的に、減衰機構5は、ワーク10の厚さ方向に互いに吸引する一対の磁性体51を含む。例えば、各磁性体51は永久磁石である。一方の磁性体51は、支持部3の頂き面に取り付けられており、他方の磁性体51は、可動台52に取り付けられている。可動台52は、ベース2に沿って摺動するとともに、任意の位置で固定できるように構成されている。つまり、一対の磁性体51間の距離が調整可能である。
Specifically, the
磁性体51同士の吸引力は、支持部3を定位置に維持するように支持部3に作用する。つまり、磁性体51同士の吸引力は、支持部3の揺動に対する抵抗となる。また、支持部3とピン41の間の摺動部分は、支持部3とピン41との摩擦力がある程度大きくなるように構成されている。このため、支持部3とピン41との摩擦力も、支持部3の揺動に対する抵抗となる。つまり、支持部3とピン41の間の摺動部分は、減衰機構5の構成要素でもある。
The attractive force between the
さらに、支持部3には、少なくとも1つのおもり6が取り付けられている。本実施形態では、支持部3の側面に、特定方向Dで当該支持部3を挟むように一対のおもり6が取り付けられている。
Furthermore, at least one
上述した機械加工用治具1Aを用いてワーク10を機械加工する際には、まず機械加工用治具1Aでワーク10を支持する。このとき、支持部3の底面の延びる方向である特定方向Dをワーク10の振動の波長方向(振動の節同士を結ぶ方向)と一致するように、支持部3の底面をワーク10に接触させる。ついで、機械加工用治具1Aに支持されたワーク10を機械加工する。
When machining the
以上説明したように、本実施形態の機械加工用治具1Aでは、支持部3の揺動に対する抵抗力によってワーク10の振動を抑制することができる。しかも、支持部3は、ワーク10の任意の位置に接触させることができる。さらに、支持部3は特定方向Dに沿って揺動するため、以下のメリットが得られる。
As described above, in the
支持部3が揺動しない場合には、機械加工時に支持部3を節とする新たな振動が発生する。このような新たな振動の発生を抑制するためには、支持部3のワーク10への押し付け力を大きくすることが考えられるが、このようにするとワーク10が変形する。これに対し、本実施形態では、支持部3が特定方向Dに沿って揺動するので、その特定方向Dがワークの振動の波長方向と一致するように支持部3をワーク10に接触させれば、支持部3を節とする新たな振動の発生を防止できる。従って、支持部3をそれほど強い力でワーク10に押し付けなくても、ワーク10の振動を効果的に抑制することができる。
When the
さらに、本実施形態では、支持部3に少なくとも1つのおもり6が取り付けられるので、おもり6の重量によって、治具1Aの固有振動数を任意に調整することができる。これにより、治具1Aを、ワーク10の振動をそれと逆位相の振動を返すことによって打ち消す振動吸収器として機能させることができる。
Furthermore, in this embodiment, since at least one
また、本実施形態では、一対の磁性体51間の距離が調整可能であるので、減衰効果が高くなるように減衰機構5を調整することができる。
In this embodiment, since the distance between the pair of
なお、本実施形態では、磁性体51同士の吸引力が支持部3の揺動に対する抵抗となっていたが、磁性体51がワーク10の厚さ方向に互いに反発し、磁性体51同士の反発力が支持部3の揺動に対する抵抗となってもよい。
In this embodiment, the attractive force between the
(第2実施形態)
図2に、本発明の第2実施形態に係る機械加工用治具1Bを示す。なお、本実施形態および後述する第3実施形態において、第1実施形態と同一構成要素には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 2 shows a
本実施形態では、ワーク10が全体として筒状をなしている。ワーク10を機械加工する際には、ワーク10の周囲に配置された少なくとも2つの機械加工用治具1Bを用いてワーク10を支持する。図2には、2つの機械加工用治具1Bを用いたときの一方の機械加工用治具1Bとワーク10の半分を示す。
In the present embodiment, the
本実施形態では、各機械加工用治具1Bが、ワーク10の厚さ方向と直交する特定方向Dに互いに離間する2点でワーク10に線接触する支持部3を含む。機械加工用治具1Bのその他の構成は、第1実施形態の機械加工用治具1Aと同じである。
In the present embodiment, each machining
具体的に、支持部3は、特定方向Dに平行な板状であって、ワーク10に向かって広がる台形状の支持部本体33と、支持部本体33の底面に取り付けられた2つのローラ32を有する。支持部本体33は、第1実施形態の機械加工用治具1Aの支持部3とほぼ同じ構造である。ただし、支持部本体33の形状は台形状に限定されるものではない。ローラ32は、ワーク10上を特定方向Dに転動する。ただし、支持部3が3つ以上のローラを有し、支持部3がワーク10に3点以上で線接触してもよい。
Specifically, the
本実施形態でも、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態では、支持部3が少なくとも2つのローラ32を有するので、ワーク10をスムーズに回転させながら機械加工を行うことができる。
Also in this embodiment, the same effect as the first embodiment can be obtained. Furthermore, in this embodiment, since the
(第3実施形態)
図3(a)および(b)に、本発明の第3実施形態に係る機械加工用治具1Cを示す。本実施形態では、支持部3が、ワーク10の厚さ方向と直交する特定方向Dに延びる領域でワーク10に面接触するヘッド34と、ヘッド34の中央からワーク10の厚さ方向に延びるロッド35を含む。つまり、支持部3は、平面視で略T字状をなしている。
(Third embodiment)
3A and 3B show a machining jig 1C according to a third embodiment of the present invention. In the present embodiment, the
また、本実施形態では、ベース2が、特定方向Dにおいてロッド35の両側に配置された一対の第1壁21と、ワーク10の厚さ方向および特定方向Dと直交する方向においてロッド35の両側に配置された一対の第2壁22を含む。本実施形態では、第1壁21および第2壁22のそれぞれが独立しているが、第1壁21および第2壁22が互いに連結されて全体として筒状となっていてもよい。
In the present embodiment, the
各第2壁22とロッド35の間には、ある程度の摩擦力を保持しながら互いに摺動する一対の摺動片42が配置されている。一方の摺動片42はロッド35に取り付けられており、他方の摺動片42は第2壁22に取り付けられている。
Between each
また、各第1壁21とロッド35の間には、特定方向Dに互いに反発する一対の磁性体43が配置されている。例えば、各磁性体43は永久磁石である。一方の磁性体43はロッド35に取り付けられ、他方の磁性体43は第1壁21に取り付けられている。
A pair of
このような構成のため、支持部3は、摺動片42を中心として特定方向Dに沿って揺動可能である。つまり、摺動片42および磁性体43は、支持部3を揺動軸40回りに揺動可能に支持する揺動機構4を構成する。すなわち、揺動軸40は、ロッド35の両側の摺動片42の中心を結ぶように延びるものである。
Due to such a configuration, the
さらに、本実施形態では、支持部3に揺動に対する抵抗力を付与する減衰機構5が、ワーク10の厚さ方向に互いに反発する一対の磁性体53を含む。例えば、各磁性体53は永久磁石である。一方の磁性体53は、ロッド35の先端面に取り付けられており、他方の磁性体53は、可動台54に取り付けられている。可動台54は、ベース2の第1壁21および第2壁22に沿って摺動するとともに、任意の位置で固定できるように構成されている。つまり、一対の磁性体53間の距離が調整可能である。
Further, in the present embodiment, the damping
磁性体53同士の反発力は、支持部3に揺動に対する抵抗となる。さらに、本実施形態では、上述した摺動片42同士の摩擦力および磁性体43同士の反発力も、支持部3に揺動に対する抵抗となる。つまり、摺動片42および磁性体43は、揺動機構4の構成要素であるとともに減衰機構5の構成要素でもある。このため、本実施形態でも、減衰機構5が支持部3に付与する揺動に対する抵抗力が、磁性力と摩擦力の組合せである。
The repulsive force between the
本実施形態でも、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態では、支持部3がワーク10の厚さ方向にも移動可能であるので、ワーク10の大きなうねりを低減することができる。
Also in this embodiment, the same effect as the first embodiment can be obtained. Furthermore, in this embodiment, since the
なお、本実施形態では、一対の磁性体53間の距離のみが調整可能であるが、一対の磁性体53間の距離を調整する機構に加えて、一対の磁性体43間の距離を調整する機構が設けられてもよい。
In the present embodiment, only the distance between the pair of
(その他の実施形態)
本発明は上述した第1〜第3実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the first to third embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
例えば、図4に示すように、第1実施形態において、減衰機構5が、一対の磁性体51の代わりに、スプリング55を有してもよい。この場合、可動台52によって、スプリング55の長さが調整可能であることが望ましい。さらに、スプリング55の代わりに、ゴムなどの粘弾性体を用いることも可能である。一対の磁性体の代わりに、スプリングまたは粘弾性体を用いてもよいことは、第2および第3実施形態でも同様である。
For example, as shown in FIG. 4, in the first embodiment, the damping
また、支持部3は必ずしもワーク10に面接触または線接触する必要はなく、ワーク10の厚さ方向と直交する特定方向Dに離間する少なくとも2点でワーク10に点接触してもよい。
Further, the
また、減衰機構5が支持部3に付与する揺動に対する抵抗力は、必ずしも磁性力と摩擦力の組合せである必要はない。例えば、抵抗力は、渦電流により発生する熱や、粘性ダンパなどを利用したものであってもよい。
Further, the resistance force to the swing applied by the damping
1A〜1C 機械加工用治具
10 ワーク
2 ベース
3 支持部
32 ローラ
33 支持部本体
4 揺動機構
40 揺動軸
5 減衰機構
51 磁性体
55 スプリング
6 おもり
1A to
Claims (6)
前記ワークの厚さ方向と直交する特定方向に互いに離間する少なくとも2点で前記ワークに点接触または線接触するか、前記特定方向に延びる領域で前記ワークに面接触する支持部と、
ベースと、
前記ベース上で、前記支持部を、前記ワークの厚さ方向および前記特定方向と直交する揺動軸回りに揺動可能に支持する揺動機構と、
前記支持部に、揺動に対する抵抗力を付与する減衰機構と、
を備える、機械加工用治具。 A machining jig used when machining a plate-shaped workpiece,
A support portion that makes point contact or line contact with the workpiece at at least two points that are separated from each other in a specific direction orthogonal to the thickness direction of the workpiece, or that is in surface contact with the workpiece in a region extending in the specific direction;
Base and
On the base, a swing mechanism that supports the support portion so as to be swingable about a swing axis orthogonal to the thickness direction of the workpiece and the specific direction;
A damping mechanism that imparts resistance to rocking to the support portion;
A jig for machining.
前記特定方向が前記ワークの振動の波長方向と一致するように前記機械加工用治具の前記支持部を前記ワークに接触させて、前記機械加工用治具で前記ワークを支持する工程と、
前記機械加工用治具に支持された前記ワークを機械加工する工程と、
を含む、機械加工方法。 A machining method using the machining jig according to any one of claims 1 to 4,
Contacting the support portion of the machining jig with the workpiece so that the specific direction matches the wavelength direction of vibration of the workpiece, and supporting the workpiece with the machining jig;
Machining the workpiece supported by the machining jig;
Including a machining method.
前記ワークの周囲に配置された少なくとも2つの前記機械加工用治具を用いて前記ワークを支持する、請求項5に記載の機械加工方法。 The workpiece has a cylindrical shape as a whole,
The machining method according to claim 5, wherein the workpiece is supported by using at least two machining jigs arranged around the workpiece.
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